在WLAN通信/无线通信中由第一无线站执行的波束成形的方法技术

在WIFI通信中减少波束成形反馈报告大小的机制。在波束成形接收器STA处，根据信道估计生成的波束成形反馈矩阵经受两个压缩处理：首先通过Givens旋转压缩为角度，然后使用信源编码(source coding)进一步进行压缩。在报告中将双重压缩反馈信息发送至波束成形发射器。因此，波束成形发射器通过首先通过源解码来解压缩报告的信息，然后基于Givens旋转进一步解压缩，以重建反馈矩阵。在一些其它实施方式中，波束成形接收器STA使用波束本将波束成形反馈矩阵映射至预定的波束成形矢量。在波束成形反馈报告中发送可以压缩的、矢量的关联索引。

Beamforming method performed by the first radio station in WLAN / wireless communication

【技术实现步骤摘要】
在WLAN通信/无线通信中由第一无线站执行的波束成形的方法相关申请的交叉引用本专利申请要求2018年10月9日提交的题为“METHODSOFREDUCINGBEAMFORMINGFEEDBACKSINWLAN”的美国临时专利申请No.62/743,008的优先权和权益，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
本公开的实施方式总体上涉及无线网络通信领域，并且更具体地，涉及无线局域网(WLAN)通信系统中的波束成形(beamforming)机制。
技术介绍
波束成形技术被广泛用于不同类型的无线通信系统中。在WLAN通信系统中，以WIFI为例，波束成形(也被称为波束控制(beamsteering))被定义为在发射器(波束成形发射器(beamformer)站(STA))处使用的空间滤波机制，以改善预期接收器(波束成形接收器(beamformee)STA)处的信号功率或信噪比(SNR)。这主要涉及应用控制矩阵(steeringmatrix)来调整波束成形发射器天线的信号幅度和相位，以将信号传输聚焦至波束成形接收器方向，同时，避免接收或产生干扰。当在信道探测中使用显式反馈时，波束成形接收器根据从波束成形发射器发送的训练符号对信道进行直接估计。波束成形接收器可以基于对这些训练符号的观察来生成信道状态信息(CSI)或控制反馈。波束成形接收器量化反馈并将该反馈发送到波束成形发射器。波束成形发射器可以使用该反馈作为确定波束成形控制矩阵的基础。在符合IEEE802.11系列标准和规范的无线通信系统中，通过使用波束成形反馈矩阵V和SNR(特征值)来表示估计的信道。为了减少波束成形反馈信息的大小(这通常会消耗大量的传输时间和带宽作为开销)，在将反馈矩阵与SNR一起反馈至波束成形发射器之前，使用Givens旋转将反馈矩阵压缩为角度。图1是示出根据常规方法用于报告不同的多输入多输出(MIMO)和带宽中压缩波束成形反馈矩阵的各种比特数的表。例如，在两个STA之间，每个STA有16个天线(Nr和Nc表示矩阵的行数和列数)，作为压缩的结果，为每个子载波或子载波组生成的角度数量是240，并且反馈的范围从300,128比特到1,200,128比特变动，这具体取决于几个因素，包括信道带宽(80MHz或320MHz)、组长度(Ng)以及是否使用协作波束成形(CB)。该数据表明，用于报告压缩波束成形反馈的信息量仍然相当大，尤其是对于大型天线阵列和大带宽来说。进一步减小压缩波束成形反馈的大小的一种方法是使用更大的组长度，例如，Ng＝16或32。然而，这不可避免地降低了反馈报告的准确度并劣化了波束成形性能，尤其是在多用户(MU)MIMO场景中。
技术实现思路
因此，期望在不降低报告准确度的情况下进一步减少用于波束成形反馈报告的信息量，从而减少波束成形数据传输的开销，并提高网络效率和吞吐量。本公开的实施方式致力于在WIFI传输通信中生成和使用具有减少的量的波束成形反馈信息的信道探测的系统和方法。本公开的实施方式提供了一种提供波束成形反馈信息的机制，其涉及使用信源编码方法来进一步压缩已经压缩的反馈矩阵。特别是在信道探测处理中，一旦接收到来自波束成形发射器的训练信号，波束成形接收器就执行信道估计并针对相应的子载波或子载波组生成波束成形反馈矩阵和SNR。反馈矩阵首先使用Givens旋转法被压缩成角度。然后，该角度进一步经受信源编码处理以生成进一步压缩波束成形反馈，其具有比第一压缩反馈更加小的大小。将进一步压缩波束成形反馈和SNR作为例如CSI帧中的波束成形反馈信息来发送到波束成形发射器。在一些实施方式中，CSI帧中的MU-MIMO控制字段可以包括被定义成指示两种可能场景的子字段：应用信源编码的进一步压缩和未应用信源编码的进一步压缩。基于MIMO控制字段中的指示，波束成形发射器首先通过源解码然后通过Givens旋转解压缩来解压缩波束成形反馈信息。作为结果，波束成形反馈矩阵被恢复并用于生成控制矩阵以控制波束成形发射器天线。在一些实施方式中，可以基于估计的信道响应生成信道度量，然后将该信道度量用于生成波束成形反馈矩阵。该信道度量可以是子载波的估计的信道与该子载波邻近的多个子载波的估计的信道的空间之间的子空间投影。在一些实施方式中，该信道度量可以是估计的信道与一组估计的信道的平均值之间的差值。这可以进一步减小波束成形反馈的大小，尤其是在信道响应彼此接近时。本公开的实施方式还提供了一种用于通过向波束成形发射器报告波束本(beambook)索引而不是报告压缩波束成形反馈矩阵，来减小波束成形反馈信息的大小的机制。更具体地，波束成形发射器和波束成形接收器均保存了包含波束成形矢量的多个预定条目(也称为预加载的条目)以及这些条目的索引的波束本。索引可以采用码字的形式。对于各个子载波或子载波组，波束成形接收器基于信道估计来生成波束成形反馈信息集合。所生成的信息被映射至波束本以找到匹配的预定条目。在波束成形反馈报告中选择并指定匹配条目的波束本索引。在一些实施方式中，可以通过信源编码来压缩波束本索引，并且在波束成形反馈报告中指定压缩后的索引。在一些实施方式中，所述波束成形反馈信息集合另外包括可以与各个波束索引一起反馈的参数度量的集合，例如SNR、传输功率和/或信道变化度量等。在接收到报告时，波束成形发射器使用指定的波束本索引来查找波束本，并找到匹配的预定条目作为报告的波束成形反馈信息。附图说明通过阅读下面结合附图进行的详细描述，将更好地理解本专利技术的实施方式，其中，相似的标号指定相似的部件。图1是示出根据常规方法用于报告按不同的多输入多输出(MIMO)和带宽压缩波束成形反馈矩阵的各种比特数的表。图2例示了根据本公开的实施方式的利用信源编码进一步压缩的示例性信道校准过程中的波束成形发射器与波束成形接收器之间以及波束成形发射器和波束成形接收器之内的信息流。图3是描绘根据本公开的实施方式的生成波束成形反馈报告并通报波束成形反馈矩阵的压缩模式的示例性处理的流程图。图4是描绘根据本公开的实施方式的响应于波束成形反馈报告及其进一步压缩指示符的波束成形的示例性处理的流程图。图5例示了根据本公开的实施方式的在波束成形反馈报告中利用波束本(beambook)索引的示例性信道校准过程中的波束成形发射器和波束成形接收器之内以及波束成形发射器和波束成形接收器之间的信息流。图6是描绘根据本公开的实施方式的生成波束成形反馈报告的示例性处理的流程图，其中使用波束本索引来表示波束成形反馈矩阵。图7是描绘根据本公开的实施方式的响应于波束成形反馈报告和索引压缩指示符的波束成形的示例性处理的流程图。图8是例示根据本公开的实施方式的被配置为生成和/或解析具有减小的大小的波束成形反馈信息的示例性无线通信装置的框图。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的优选实施方式，其示例在附图中示出。虽然将结合优选实施方式描述本专利技术，但应当明白，并非旨在将本专利技术限制于这些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，所述方法包括：/n在所述第一无线站中包含的第一天线集处接收空数据分组，其中，所述空数据分组是从第二无线站通过无线信道发送的并且包括波束成形训练信号；/n基于所述波束成形训练信号来估计所述无线信道的信道响应；/n基于估计的信道响应来生成波束成形反馈矩阵，其中，所述波束成形反馈矩阵对应于所述无线信道中的子载波或子载波组；/n将所述波束成形反馈矩阵压缩成角度，以生成第一压缩波束成形反馈；以及/n执行信源编码来压缩所述第一压缩波束成形反馈，以生成第二压缩波束成形反馈。/n

【技术特征摘要】
20181009 US 62/743,008;20190906 US 16/563,5921.一种在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，所述方法包括：
在所述第一无线站中包含的第一天线集处接收空数据分组，其中，所述空数据分组是从第二无线站通过无线信道发送的并且包括波束成形训练信号；
基于所述波束成形训练信号来估计所述无线信道的信道响应；
基于估计的信道响应来生成波束成形反馈矩阵，其中，所述波束成形反馈矩阵对应于所述无线信道中的子载波或子载波组；
将所述波束成形反馈矩阵压缩成角度，以生成第一压缩波束成形反馈；以及
执行信源编码来压缩所述第一压缩波束成形反馈，以生成第二压缩波束成形反馈。


2.根据权利要求1所述在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，其特征在于，所述执行所述信源编码的步骤包括：执行算术编码。


3.根据权利要求1所述的在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，其特征在于，所述生成所述波束成形反馈矩阵的步骤包括：
基于所述估计的信道响应来生成信道度量，以及
基于所述信道度量来生成所述波束成形反馈矩阵。


4.根据权利要求3所述的在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，其特征在于，所述信道度量对应于所述估计的信道以及与所述子载波邻近的多个子载波相对应的估计的信道的空间之间的子空间投影。


5.根据权利要求3所述的在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，其特征在于，所述信道度量对应于所述估计的信道与包括所述估计的信道的多个估计的信道的平均值之间的差值。


6.根据权利要求1所述的在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，所述方法还包括以下步骤：
向所述第二无线站发送消息，其中，所述消息包括指定所述第二压缩波束成形反馈的波束成形报告字段；以及
将所述消息中的第一字段设定为第一值，所述第一值用于向所述第二无线站指示所述第二压缩波束成形反馈是由所述信源编码产生的。


7.根据权利要求6所述的在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，其特征在于，所述第一字段被限定为携带以下项中的一个：所述第一值；第二值，所述第二值指示所述波束成形报告字段中指定的信息仅是根据所述压缩成角度产生的；以及第三值，所述第三值指示所述波束成形报告字段中指定的信息是未被压缩的。


8.根据权利要求6所述的在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，其特征在于，所述消息包括信道状态信息帧，并且其中，另一所述第一字段是多输入多输出控制字段。


9.一种在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形的方法，所述方法包括：
通过第一天线集向第二无线站发送空数据分组，其中，所述空数据分组包括波束成形训练信号；
从所述第二无线站接收消息，其中，所述消息包括波束成形报告字段，所述波束成形报告字段表示与子载波或子载波组相关联的压缩波束成形矩阵；
执行源解码以解压缩所述波束成形报告字段中的信息，并且生成第一解压缩波束成形信息；以及
所述第一解压缩波束成形信息角度解压缩，以生成波束成形反馈矩阵。


10.根据权利要求9所述的在无线局域网中由第一无线站执行的波束成形...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑函，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG